刀具监测测量系统

这套机床刀具系统可用于对刀具的监测，对机床的监测，对工艺的监测

提高生产效率、降低制造成本和提高工件质量是机床行业实现成本效益、竞争力与可持续性的基本前提。各个行业对机械加工的要求都很严苛，但又因为生产工艺或工件的不同，而有很大的差异。

微细加工的挑战

在瑞士型车床上进行微细加工时，工件、机床和刀具均需满足最严格的精度要求。在车削加工微型零件时（如手表零件或医疗部件如骨螺钉），即使是切削刃上最微小的微米（µm）级崩刃，也会导致切削力增大及振动。进而引起工件的非预期位移、工件表面不平整，最终导致零件报废成本增加。

粗加工的挑战

在加工大直径工件的粗加工过程中，工件位移的风险显著降低，但切削力却大幅增加。此时，刀具磨损程度决定了加工的经济性。同样，切削力监测可提供相关信息并识别趋势，从而间接监测切屑去除情况和刀具寿命，以实现刀具寿命的优化利用。

检测刀具磨损并避免刀具断裂

由于现代机床常采用无人值守、全天候运行，且存在多种影响加工过程的变量，因此必需对加工过程进行持续监控。切削力监测的优势在于其贴近切削作用点，因此刀具侧和工件侧的异常情况均能被及时识别。

对加工过程、切削工具和机床的持续监测可提供宝贵的实时数据，为实现可预测、高效且可重复的加工过程奠定基础。理想情况下，这种监测使用户能够立即对工艺偏差做出反应：早期识别刀具磨损并防止刀具断裂，从而完全避免因计划外设备停机、设备损坏、质量损失和废品等造成的耗时且昂贵的后果。

实现自主、高精度且具有竞争力的加工工艺，具备最大工艺可靠性和延长刀具寿命——无论是在瑞士型车床、专用机床还是配备刀塔的数控加工中心。

奇石乐测量系统在刀具监测、刀艺监测和机床监测中的优势：更高的成本效益、可持续性和竞争力

更高的设备利用率（整体设备效率（OEE）提升）
刀具寿命的优化利用（得益于刀具状态监测）
更高的工件质量（通过优化切削参数实现）
更高效的质量保证（材料批次比较、生产过程中废料分离）
更高的生产效率

减少意外机器停机时间（通过减少刀具损坏实现）
降低刀具成本
防止次生损坏
减少废品和后续工作
节约稀缺资源（如工时、能源、材料）
降低生产成本和单位成本

我们提供特殊应用、易于集成的测量系统，可在加工操作中获取可靠的工艺数据。这些系统是监控和优化加工工艺的基础。

我们的刀具监测、工艺监测和机床监测解决方案

作为动态测量技术领域的专家，我们为各种不同类型的机床和加工应用提供实用、定制化和可持续的解决方案。我们的刀具、工艺和机床监测系统采用高灵敏的压电传感器，这些传感器可集成到刀具或机床结构中，实现对复杂加工过程的实时测量。

借助我们广泛的应用专业知识，我们是您加工领域的合作伙伴——从现有设备群的升级改造，到与集成传感器技术的新系统协同开发。了解奇石乐为先进制造行业开发的应用特定解决方案。

用于瑞士型车床微细加工的刀具监测系统

检测刀具磨损，防止刀具断裂

将高灵敏度压电式力传感器直接集成到瑞士型车床的车刀柄中——靠近刀具切削刃的位置，即作用力最大的区域——可在整个加工过程中实现对切削力的精确、高分辨率间接测量，从粗加工一直到精加工。

我们专为微细加工开发的解决方案，基于与Paul Horn GmbH合作开发的Piezo Tool System（PTS linear）快速换刀系统的“Linear 组件”。传感器巧妙地安装在机床接口与底板之间，保留了快速换刀的优势。同时，传感器可监测多种不同类型的刀柄。

微细加工中对极小切削力的实时测量可生成关键的高分辨率切削力数据。这使得即使是最微小的力变化和振动也能被捕捉，这些变化可能表明由于刀具磨损导致的加工过程偏差。通过PTS进行切削力测量，设备操作员可在刀具磨损或断裂导致损坏之前及时干预（停机）。

微细加工中过程监测与刀具监测的优势：

刀具寿命的优化利用
由于产品品质优良，废品率最低
为重要切削参数（进给速度、切削深度、主轴转速）建立高分辨率数据基础，以实现数控车床的优化编程

材料批次比较与监控
潜在废料部件的分离
在出现异常时停止部件的进一步加工

PTS linear unit with integrated force sensors

PTS linear组件，集成力传感器

PTS linear组件（来自 Horn）配备力传感器，适用于瑞士型车削工艺的监测。适用于各种机床（Citizen、Star、Tornos 等）及刀具夹持系统

PTS linear组件，集成力传感器

PTS linear组件（来自 Horn）配备力传感器，适用于瑞士型车削工艺的监测。适用于各种机床（Citizen、Star、Tornos 等）及刀具夹持系统

带有刀具转塔的数控加工中心的刀具监测系统

检测刀具磨损，防止刀具断裂

我们为高度自动化的数控车床或配备旋转刀具系统的多主轴车床设计专用的刀具监测解决方案，基于Paul Horn GmbH开发的Piezo Tool System (PTS)刀具夹持系统，该系统集成了奇石乐压电式力传感器。在旋转系统中，一套无线测量系统（TMS）会将信号从旋转机构中传输出来。

PTS刀具夹持系统系列可适用于各种车削应用，能够测量切削力并检测最小的力变化，这些变化可能表明由于刀具磨损导致的加工过程偏差。通过PTS进行实时切削力测量，可在数控加工中心进行车削加工时，在工具磨损或断裂导致损坏发生前及时干预（停机），从粗加工到精加工的整个过程均可实现。

对于带刀具转塔的数控加工中心，过程监控与刀具监控的优势：

优化刀具使用寿命
为重要切削参数（进给速度、切削深度、主轴转速）建立高分辨率数据基础，以实现数控车床的编程优化

最小化机床停机时间
在工艺偏差时停止机床加工
材料批次比较与监控
分离潜在废品部件

PTS linear组件和力传感器

PTS linear组件（Paul Horn GmbH）与奇石乐的力传感器可适用于各种机床和刀具夹持系统

PTS linear组件和力传感器

PTS linear组件（Paul Horn GmbH）与奇石乐的力传感器可适用于各种机床和刀具夹持系统

带刀具转塔的数控机床粗加工过程中对刀具进行监测的系统

检测刀具磨损，防止刀具断裂

在粗加工过程中由于切削力较大，带刀具转塔的数控机床会频繁更换刀具。刀具磨损严重，增加刀具断裂风险。过大的切削力会损坏工件材料，导致热变形、裂纹和粗糙表面，进而造成刀具损坏并需要返工。因此，监测切削力仍是检测快速刀具磨损和防止刀具断裂的首选方法。

奇石乐的经济高效解决方案：

为此，我们直接将压电式力传感器安装在固定刀塔壳体的螺栓下方，以测量切削力传递至螺栓的力矩。该系统特别适用于粗加工工艺，因切削力足够大，可通过机床结构传递并被传感器相对测量。此类测量精度主要取决于结构刚性和切削力的大小。凭借高度敏感的压电技术，即使是最微小的工艺变化也能被记录下来。

在带刀塔的数控加工中心中，通过集成压电力传感器实现加工过程监控和刀具监控的优势：

通过优化刀具使用寿命来降低刀具使用成本
减少废品率并提高工件质量的一致性
最大限度地减少机床停机时间

力传感器

适用于集成在机床固定元件下方的不同尺寸和测量范围的力传感器

了解力传感器

力传感器

不同尺寸和测量范围的力传感器，用于集成在固定刀塔外壳与滑块螺栓的下方

了解力传感器

适用于车削、钻削和铣削的机床监控和刀具监控系统

检测刀具磨损，防止刀具断裂

在监测专用机床刀具状态的方法中，有一种是将压电应变传感器和力传感器集成到机床结构中。切削力会使机床结构产生应变。根据力作用点的位置以及作用于加工点的力如何传递到机床结构，可以通过压电传感器进行高动态测量，从而相对准确地监测应变。切削力增大导致机床结构中的应变增大。这反过来使我们能够推断出刀具磨损程度或加工过程中的异常情况。该系统可轻松对现有系统进行改造。